Addestramento Specialistico Totožný súbor ako M1_UD2_1 Politiche e piani di manutenzione.ppt M1_UD1_1 – POLITICHE E PIANI DI MANUTENZIONE ASPETTI GENERALI (AFFIDABILITA’-MANUTENIBILITA’-DISPONIBILITA’) M1_UD2_1 – Politiche e piani di manutenzione_rev2 Pag. 1 di 51

OBIETTIVI DELL’U.D. Richiamare i concetti teorici di base necessari per la valutazione dei parametri principali di funzionamento dei macchinari, necessari per attuare le strategie manutentive più idonee in linea con le modalità di esercizio dell’impianto.

CONTENUTI DELL’U.D. Affidabilità (definizioni, componenti fondamentali, funzioni, parametri, ecc.); Guasto (classificazione, modelli, cause, ecc.); Curva vasca da bagno; Manutenzione e Manutenibilità; Disponibilità; Affidabilità nei sistemi serie-parallelo; Costo totale del ciclo di vita del sistema.

LA GESTIONE DELLA MANUTENZIONE USURA ED INVECCHIAMENTO DIMINUISCONO L’EFFICIENZA DELLE ATTREZZATURE (MACCHINE, APPARECCHIATURE, COMPONENTI, ECC.) CHE PER QUESTO DEVONO ESSERE RIPRISTINATE PER MEZZO DI AZIONI MANUTENTIVE L’EFFICIENZA E’ INFLUENZATA DAL MODO IN CUI L’ATTREZZATURA E’: PROGETTATA REALIZZATA UTILIZZATA MANUTENUTA L’EFFICIENZA E’ FUNZIONE DI MOLTE VARIABILI: BONTA’ DI PROGETTAZIONE LA QUALITA’ DEI MATERIALI MISURAZIONE DELLE PRESTAZIONI L’AFFIDABILITA’ LA MANUTENIBILITA LA PRODUTTIVITA’ LA SICUREZZA

AFFIDABILITA’ [Reliability - R(t)] (Segue) QUALITATIVAMENTE E’ UNA CARATTERISTICA DI UN SISTEMA OVVERO L’ATTITUDINE DEL SISTEMA STESSO (Impianto, Macchina, Componente) AD ADEMPIERE ALLA FUNZIONE RICHIESTA NELLE CONDIZIONI PREVISTE (Temperatura, Pressione, Vibrazioni, ecc.) PER UN PERIODO DI TEMPO STABILITO (Ciclo di vita) In pratica è la capacità del sistema a rimanere funzionante

ABBASTANZA AFFIDABILE AFFIDABILITA’ QUANTITATIVAMENTE SI MISURA CON LA PROBABILITA’ che ha il sistema di adempiere alla funzione richiesta e nelle condizioni fissate PER UN TEMPO STABILITO LA FUNZIONE RICHIESTA SPECIFICA IL COMPITO DELL’ELEMENTO LE CONDIZIONI DATE IDENTIFICANO L’AMBIENTE OPERATIVO E SICCOME INFLUENZANO FORTEMENTE L’AFFIDABILITA’ DEVONO ESSERE SPECIFICATE CON CURA ESEMPIO: Un sistema “X” che funzioni per 50.000 ore senza guasti con PROBABILITA’ del: 93% è 70% è 50% è MOLTO AFFIDABILE ABBASTANZA AFFIDABILE POCO AFFIDABILE

LE COMPONENTI FONDAMENTALI DELL’AFFIDABILITA’ (Segue) AFFIDABILITA’ INTRINSECA (Progettazione) AFFIDABILITA’ ESTRINSECA (Costruzione) AFFIDABILITA’ OPERATIVA (Esercizio) AFFIDABILITA’ FUNZIONALE (Usura) DIPENDE DALLA FASE DI PROGETTAZIONE DEL SISTEMA I guasti e le disfunzioni, attribuibili a difetti di progettazione, possono successivamente essere ridimensionati mediante una manutenzione PROATTIVA La bassa affidabilità intrinseca può dipendere a volte dalla difficoltà del progettista a SPERIMENTARE o ad avere INFORMAZIONI DI RITORNO dei dati di guasto TUTTE CONTRIBUISCONO ALL’AFFIDABILITA’ COMPLESSIVA DI UN SISTEMA AFFIDABILITA’ PREVISTA Calcolata sulla base della struttura affidabilistica dell’elemento e del tasso di guasto dei suoi componenti AFFIDABILITA’ ACCERTATA Ottenuta dalle prove di affidabilità

LE COMPONENTI FONDAMENTALI DELL’AFFIDABILITA’ (Segue) L’AFFIDABILITA’ INTRINSECA DIPENDE DALLA FASE DI PROGETTAZIONE DEL SISTEMA I guasti e le disfunzioni, attribuibili a difetti di progettazione, possono successivamente essere ridimensionati mediante una manutenzione PROATTIVA La bassa affidabilità intrinseca può dipendere a volte dalla difficoltà del progettista a SPERIMENTARE o ad avere INFORMAZIONI DI RITORNO dei dati di guasto L’AFFIDABILITA’ ESTRINSECA DIPENDE DALLA FASE DI COSTRUZIONE E MONTAGGIO DEL SISTEMA I guasti e le disfunzioni, attribuibili a difetti di costruzione e/o montaggio, possono derivare da MATERIALI DIFETTOSI e da LACUNE nel MONTAGGIO. E’ possibile rimediare con una accurata scelta qualitativa dei materiali e dei componenti da montare, con un puntuale ed accurato assemblaggio, rispettando i giochi, allineamenti, ecc.

LE COMPONENTI FONDAMENTALI DELL’AFFIDABILITA’ L’AFFIDABILITA’ OPERATIVA DIPENDE DALLA MODO D’USO DEL SISTEMA E DAL MODO CON CUI VIENE MANUTENZIONATO I guasti ACCIDENTALI a volte dipendono da come sono gestite le macchine (partenze, fermate, ecc.) e anche dalle modalità dell’intervento MANUTENTIVO L’AFFIDABILITA’ FUNZIONALE DIPENDE DALL’USURA E DALL’INVECCHIAMENTO DEL SISTEMA Una corretta manutenzione MIGLIORATIVA molte volte rende più affidabile un sistema installato da molti anni

GUASTO (failure) E’ LA CESSAZIONE DELL’ATTITUDINE DELL’ELEMENTO (Segue) E’ LA CESSAZIONE DELL’ATTITUDINE DELL’ELEMENTO AD ESEGUIRE LA FUNZIONE RICHIESTA; IN ALTRI TERMINI E’ L’EVENTO CESSAZIONE DEL SERVIZIO OFFERTO SI INDICA CON AVARIA LO STATO IN CUI VIENE A TROVARSI L’ELEMENTO IN SEGUITO AL VERIFICARSI DI UN GUASTO

. MODO Fenomeno di come si manifesta il guasto (Segue) I GUASTI SONO CLASSIFICATI SECONDO: . MODO Fenomeno di come si manifesta il guasto E’ l’effetto che rende evidente il guasto osservato (per es.: rottura di una paletta, grippaggio di una boccola, componenti elettronici aperti o in corto circuito). . CAUSA Motivo del perchè avviene il guasto La causa del guasto può essere intrinseca (debolezza o usura del componente) oppure estrinseca (cattivo progetto, errore di produzione, …). Cause estrinseche portano solitamente a guasti sistematici. I difetti sono presenti al tempo t=0 mentre i guasti si manifestano nel tempo. . EFFETTO Risultato che rende evidente il guasto La conseguenza del guasto è diversa se si ripercuote sull’elemento stesso o a livelli più alti nel sistema . MECCANISMO Processo che provoca il guasto Processo fisico, chimico, fisico-chimico che determina l’occorrenza del guasto; spesso il meccanismo è innescato dal superamento di una soglia per qualche parametro significativo (energia di attivazione del guasto)

PERCHE’ AVVIENE IL GUASTO ? IL VALORE DELLO STRESS APPLICATO SUPERA QUELLO DELLA ROBUSTEZZA PUNTUALE DEVONO VERIFICARSI LE CONDIZIONI PER L’INNESCO DELLA REAZIONE IL GUASTO AVVIENE PER UNA DEBOLEZZA DEL COMPONENTE, ANOMALA RISPETTO ALLE SUE SPECIFICHE. In questo caso si può parlare anche di difetto (fault)

MODELLI DI GUASTO (Segue) I MODELLI DI GUASTO FONDAMENTALI PER GLI IMPIANTI INDUSTRIALI SONO DUE: GUASTI ACCUMULATI GUASTI ISTANTANEI

(MODELLO DI GUASTO AD USURA) MODELLI DI GUASTO (Segue) GUASTI ACCUMULATI SE LA “CURVA A VASCA DA BAGNO” E’ CRESCENTE SI E’ NELLA SITUAZIONE DEI “GUASTI ACCUMULATI” (MODELLO DI GUASTO AD USURA) In questo caso occorre esaminare le cause dell’usura, rivedere le politiche di manutenzione programmata e preventiva in uso e riesaminare le modalità con cui si effettua il pronto intervento

(MODELLO DI GUASTO: GUASTI CASUALI VERI E PROPRI) MODELLI DI GUASTO GUASTI ISTANTANEI SE LA “CURVA A VASCA DA BAGNO” E’ COSTANTE CI SI TROVA NELLA SITUAZIONE DEI “GUASTI ISTANTANEI” (MODELLO DI GUASTO: GUASTI CASUALI VERI E PROPRI) Se l’analisi affidabilistica si riferisce ad un ORGANO o ad un COMPONENTE ben individuato ciò significa che i guasti che si verificano sono tutti dovuti a cause improvvise, non prevedibili e non evitabili (a meno che di non modificare la tecnologia) in questo caso la manutenzione preventiva sostitutiva potrebbe essere inutile o comunque potrebbe essere ridotta Nel caso di sistema, impianto o macchine, formato DA PIU’ COMPONENTI, anche se ciascuno di questi ha una probabilità di guasto comunque variabile nel tempo, se al momento del guasto si effettuano le sostituzioni o le riparazioni, e inoltre vengono effettuati gli interventi di manutenzione preventiva, si genera un MIX sempre più esteso di componenti aventi età (quindi propensione al guasto) sempre più differenti tra loro

FUNZIONI DI AFFIDABILITA’ (Segue) FORNISCE LA PROBABILITA’ CHE UN SISTEMA FUNZIONI SENZA GUASTI ACCIDENTALI FINO AD UN CERTO TEMPO R(t) FUNZIONE AFFIDABILITA’ (o Funzione di Sopravvivenza) Avendo N dispositivi identici, funzionanti nelle stesse condizioni, la curva R(t) rappresenta la frazione di dispositivi funzionanti Nv(t) all’istante t (probabilità di sopravvivenza al tempo t) rispetto al numero di dispositivi guasti Ng(t) all’istante t N = Nv(t) + Ng(t) F(t) INAFFIDABILITA’ - PROBABILITA’ PER IL SINGOLO COMPONENTE DI ESSERE GUASTO AL TEMPO t E’ il completamento a 1 della funzione di affidabilità R(t) F(t) = Ng(t) / N f(t) DENSITA’ DI PROBABILITA’ DI GUASTO AL TEMPO t Osservando le variazioni della funzione F(t) ad intervalli discreti di ampiezza Δ t, si può definire la funzione f(t) chiamata “densità di probabilità di guasto” ed è quindi la probabilità di guasto per unità di tempo all’istante t. Tale funzione non è dimensionalmente una probabilità ma moltiplicandola per un intervallo di tempo Δ t si ottiene la corrispondente variazione della funzione F(t), ovvero risulta la derivata di F(t) all’istante t (t) TASSO DI GUASTO AL TEMPO t E’ la probabilità di guasto dei dispositivi rimasti in buono stato al tempo t. (t) = f(t) / R(t) L’inverso 1 / (t) rappresenta l’MTBF nel caso (t) rimanga costante nel tempo

FUNZIONI DI AFFIDABILITA’ DIAGRAMMA SULLE ASCISSE SI INDICA IL TEMPO DI FUNZIONAMENTO SENZA GUASTI (espresso in giorni/ore) SULLE ORDINATE L’AFFIDABILITA’ R(t) - La R(t) va da 0 (affidabilità nulla) a 100 (affidabilità massima) R(t) F(t) f(t) (t) 1,00 0,5 Tempo (t) Andamento della funzione affidabilità R(t) In genere la R(t) diminuisce, tanto quanto aumenta t Andamento del tasso di guasto (t) Curva che sembra risultare dalla sovrapposizione di due curve: - una (a) di eliminazione dei difetti di giovinezza dopo la messa in servizio - l’altra (b) di comparsa del fenomeno di usura e di degrado

FUNZIONE NON CRESCENTE GRAFICO DI AFFIDABILITA’ R(t) (Segue) R(t) + t (ore x 1000) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 R(t) = e = e MTBF t - t - FUNZIONE NON CRESCENTE COME SI LEGGE Più la curva è RIPIDA, meno affidabile è il sistema Più la curva è PIATTA (ossia poca inclinazione) più il sistema è affidabile LA FORMA DELLA CURVA DI AFFIDABILITA’ CONSENTE DI COMPRENDERE IL “MECCANISMO DI GUASTO” DEL SISTEMA Dal grafico, dove le ascisse riportano il tempo di funzionamento espresso in migliaia di ore, si ricava (sulle ordinate) che la probabilita’ di funzionare senza guasti per 2.600 ore è il 40%; mentre la probabilità di funzionare senza guasti per 6.700 ore è del 11%

GRAFICO DI AFFIDABILITA’ R(t) + 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 FUNZIONE TEORICA Nel grafico notiamo dei punti (crocette) attorno alla FUNZIONE CONTINUA che è la FUNZIONE TEORICA I punti sono valori (discontinui) ottenuti da un’analisi empirica di dati ricavati da osservazioni statistiche delle durate di buon funzionamento In mancanza di informazioni sull’affidabilità di una macchina da parte del costruttore è necessario utilizzare informazioni statistiche ricavate, ad esempio, dal “diario macchina”

FUNZIONI DI AFFIDABILITA’ NELL’USO PRATICO (Segue) A COSA SERVONO ? A “CARATTERIZZARE” una macchina o una sua parte dal punto di vista della probabilità di funzionamento dopo la riparazione A “CONFRONTARE” il comportamento del guasto prima e dopo gli interventi manutentivi di miglioria o modifica Per “COMPARARE” tra macchine uguali installate nella stessa centrale, o più centrali, ma installate in tempi diversi, manutenute con politiche differenti, etc.

FUNZIONI DI AFFIDABILITA’ NELL’USO PRATICO (Segue) Aiutano a valutare le conseguenze di politiche di manutenzione programmata sulle frequenze dei guasti accidentali Un aumento nella frequenza di interventi a frequenza fissa ha portato i benefici sperati in termini di riduzione dei guasti accidentali? Consentono di valutare l’adeguatezza del “PRONTO INTERVENTO”, a parità di altre condizioni operative e/o manutentive La curva a vasca da bagno tende a rimanere costante o è crescente? Consentono di valutare l’affidabilità di un sistema “COMPOSTO” partendo dalla affidabilità dei sistemi elementari che lo compongono Quale sarà l’affidabilità del sistema risultante se inseriamo un circuito di raffreddamento in stand-by? Forniscono le informazioni indispensabili per la scelta di politiche di manutenzione preventiva La scelta della frequenza di intervallo di manutenzione programmata in modo da rendere massima la disponibilità del sistema

LE FUNZIONI DI AFFIDABILITA’ NELL’USO PRATICO NON SI RIFERISCONO QUASI MAI ALL’INTERO CICLO DI VITA DI UNA MACCHINA Le funzioni di affidabilità che è possibile ricavare dai dati statistici disponibili (diario di macchina) consentono soltanto di rilevare le durate di buon funzionamento tra un guasto accidentale e quello immediatamente successivo Le durate di buon funzionamento così rilevate su un arco di tempo sufficientemente ampio rappresentano la base statistica per un calcolo delle funzioni di affidabilità sopra descritte In questo modo le funzioni di affidabilità non si riferiscono all’intero ciclo di vita di una macchina, ma alla vita che la macchina riesce a sviluppare tra un guasto e il successivo (ovvero tra un intervento di manutenzione per guasto accidentale e il successivo)

DENSITA’ DI PROBABILITA’ PARAMETRI DI AFFIDABILITA’ (Segue) UNITA’ DI MISURA DELLE GRANDEZZE AFFIDABILISTICHE La funzione AFFIDABILITA’ E’ ADIMENSIONALE ESSENDO UNA PROBABILITA’ La funzione DENSITA’ DI PROBABILITA’ HA DIMENSIONI: (f) = tempo -1 TASSO DI GUASTO MEDIO E’ IL NUMERO DI GUASTI ACCIDENTALI NELL’UNITA’ DI TEMPO CONSIDERATA. HA DIMENSIONI: () = tempo -1 E SI MISURA IN FIT (= FAILURE IN TIME) MTBF (MEAN TIME BETWEEN FAILURES) E’ IL TEMPO MEDIO CHE INTERCORRE TRA UN GUASTO ACCIDENTALE E QUELLO SUCCESSIVO. HA LE DIMENSIONE DI UN TEMPO E’ LA DURATA MEDIA DI RIPARAZIONE CONSIDERANDO IL TEMPO NECESSARIO A RILEVARE IL GUASTO E QUELLO PER RIPRISTINARNE IL BUON FUNZIONAMENTO MTTR (MEAN TIME TO REPAIR) UTILIZZABILI PER IL MONITORAGGIO DEGLI IMPIANTI O LORO PARTI

PARAMETRI DI AFFIDABILITA’ L’MTBF E IL TASSO DI GUASTO MEDIO SONO L’UNO IL RECIPROCO DELL’ALTRO ESEMPIO UNA MACCHINA PRESENTA UN MTBF PARI A 100 GIORNI, CIO’ SIGNIFICA CHE MEDIAMENTE LA DURATA DI BUON FUNZIONAMENTO DOPO IL GUASTO (FINO AL PROSSIMO GUASTO) E’ DI 100 GIORNI, SIGNIFICA ANCHE CHE IL TASSO MEDIO DI GUASTO E’ DI 1/100, OSSIA 0,01 GUASTI AL GIORNO IL PARAMETRO MTBF, OVVERO IL SUO RECIPROCO, E’ LARGAMENTE ENTRATO NELL’USO PER CARATTERIZZARE DAL PUNTO DI VISTA AFFIDABILISTICO UN SISTEMA IL PARAMETRO MTTR INVECE E’ UN INDICE DI MANUTENIBILITA’

CRITERI DI PROGETTAZIONE AFFIDABILITA’ CRITERI DI PROGETTAZIONE SOVRADIMENSIONAMENTO DEI COMPONENTI Scegliere componenti di capacità o resistenza alle sollecitazioni superiori a quelle necessarie MIGLIORARE LE CONDIZIONI AMBIENTALI DI LAVORO DEI COMPONENTI Ad esempio incrementando il raffreddamento dei componenti sensibili alla temperatura, adottando migliori protezioni per la polvere, ridurre le vibrazioni RIDONDANZE Provvedimento da usare con cautela in quanto migliora l’affidabilità del sistema ma tende a fare aumentare il numero di interventi di manutenzione e quindi i costi MINIMIZZARE IL NUMERO DEI COMPONENTI Quello che non c’è non si guasta UTILIZZARE COMPONENTI AD AFFIDABILITA’ CONOSCIUTA Sono da utilizzare quanto più possibile componenti e/o materiali ad affidabilità conosciuta e controllata

CURVA A VASCA DA BAGNO (BATH -TUBE CURVE) (Segue) La LEGGE DI GUASTO viene evidenziata in prima approssimazione dall’andamento costante o crescente della CURVA A VASCA DA BAGNO COS’E’ ? INDICA L’ANDAMENTO DEL TASSO DI GUASTO SULLE ASCISSE, SI RIPORTA IL PARAMETRO ORDINATORE (di solito il tempo, espresso in ore o giorni) SULLE ORDINATE SI RIPORTA LA PROBABILITA’ DI GUASTO ISTANTANEO h (t), DETTA ANCHE PROBABILITA’ DI GUASTO AD ETA’ SPECIFICA guasti precoci guasti aleatori guasti d’usura rodaggio vita utile invecchiamento h(t) t A differenza della curva di affidabilità R(t), in corrispondenza del tempo zero non raggiunge necessariamente 100%

GUASTI DOVUTI ALL’USURA CURVA A VASCA DA BAGNO (Segue) Analisi della curva a vasca da bagno con riferimento al ciclo di vita di un impianto o macchina guasti precoci guasti aleatori guasti d’usura rodaggio vita utile invecchiamento h(t) t RODAGGIO GUASTI PRECOCI L’ANDAMENTO TIPICO DELLA CURVA A VASCA DA BAGNO DESCRIVE LA VITA DI UN IMPIANTO CON I TRE PERIODI CARATTERISITCI VITA UTILE GUASTI ACCIDENTALI INVECCHIAMENTO GUASTI DOVUTI ALL’USURA

GUASTI PRECOCI O GUASTI INFANTILI CURVA A VASCA DA BAGNO (Segue) RODAGGIO GUASTI PRECOCI O GUASTI INFANTILI guasti precoci guasti aleatori guasti d’usura rodaggio vita utile invecchiamento h(t) t IN QUESTO PERIODO LA FUNZIONE E’ DECRESCENTE I difetti iniziali di fabbricazione o di qualita’ dei materiali o dei componenti (AFFIDABILITA’ INTRINSECA), man mano che la macchina viene fatta funzionare, si manifestano e vengono riparati DURANTE IL PERIODO DI RODAGGIO, CON IL TRASCORRERE DEL TEMPO SI NOTA UN MIGLIORAMENTO DELLA AFFIDABILITA’ ISTANTANEA

GUASTI ACCIDENTALI VERI E PROPRI CURVA A VASCA DA BAGNO (Segue) VITA UTILE GUASTI ACCIDENTALI VERI E PROPRI guasti precoci guasti aleatori guasti d’usura rodaggio vita utile invecchiamento h(t) t IN QUESTO PERIODO LA FUNZIONE E’ TIPICAMENTE COSTANTE (in realtà la probabilità di guasto tende ad aumentare) Periodo dei guasti costanti in cui la macchina dà il meglio delle sue prestazioni; l’usura non è ancora intervenuta, e quindi i guasti che si verificano sono sostanzialmente di tipo accidentale

GUASTI ACCIDENTALI VERI E PROPRI CURVA A VASCA DA BAGNO (Segue) GUASTI ACCIDENTALI VERI E PROPRI Sono quelli che si manifestano a causa di un evento di tipo istantaneo, che si verifica in modo indipendente rispetto agli eventuali guasti che lo precedono e lo seguono Esempio tipico di GUASTO ISTANTANEO è la foratura di un pneumatico a causa di un chiodo PER QUESTI MOTIVI LA PROBABILITA’ DI UN GUASTO ISTANTANEO RIMANE PRATICAMENTE INVARIATA PER TUTTO IL PERIODO DELLA VITA UTILE

PERIODO DEI GUASTI PER USURA CURVA A VASCA DA BAGNO (Segue) INVECCHIAMENTO PERIODO DEI GUASTI PER USURA GUASTI DOVUTI AL PROGRESSIVO INDEBOLIMENTO DEI MATERIALI PER INVECCHIAMENTO E USO. PERTANTO, OGNI GIORNO CHE PASSA E’ SEMPRE PIU’ PROBABILE CHE SI VERIFICHI UN GUASTO h(t) guasti precoci guasti aleatori guasti d’usura rodaggio vita utile invecchiamento t IN QUESTO PERIODO LA FUNZIONE E’ CRESCENTE L’azione della manutenzione preventiva e programmata, oltre al pronto intervento per i guasti accidentali, consente di prolungare la parte più piatta della curva

PERIODO DEI GUASTI PER USURA CURVA A VASCA DA BAGNO PERIODO DEI GUASTI PER USURA ESEMPIO LA ROTTURA DI UN COMPONENTE MECCANICO CONSEGUENTE AD USURA E’ IN REALTA’ CAUSATO DALLA SOMMA DI TANTI PICCOLI EVENTI ISTANTANEI CIASCUNO DEI QUALI NON E’ IN GRADO DI PROVOCARE IL GUASTO MENTRE L’ACCUMULO DI QUESTI MICRO EVENTI QUANDO SUPERA IL LIVELLO DI SOGLIA LIMITE FA SCATTARE L’EVENTO GUASTO LA “CURVA A VASCA DA BAGNO” SERVE A COMPRENDERE IL “MODELLO DI GUASTO” DEL COMPONENTE O DEL SISTEMA A CUI SI RIFERISCE ED E’ LA DESCRIZIONE SINTETICA DEL MODO CON CUI IL GUASTO SI GENERA

MANUTENZIONE E MANUTENIBILITA’ (MAINTENANCE AND MAINTAINABILITY) Combinazione di tutte le azioni tecniche ed amministrative, incluse le azione di supervisione, volte a mantenere o a riportare un elemento in uno stato in cui possa eseguire la funzione richiesta. La manutenzione può essere: a) correttiva b) preventiva MANUTENIBILITA’ E’ l’attitudine di un elemento in assegnate condizioni. E’ la probabilità che un’azione di manutenzione attiva, su un dato elemento, in condizioni assegnate, possa essere eseguita durante un dato intervallo di tempo, mediante l’uso di procedure e mezzi prescritti.

MANUTENZIONE MANUTENZIONE PREVENTIVA (mantenimento della funzionalità dell’elemento) - Prova di tutte le funzioni importanti, anche per rilevare guasti nascosti - Attività per compensare derive e per ridurre guasti dovuti ad usura - Revisioni per incrementare la vita utile, con sostituzione di materiali e parti usurate prima della rottura MANUTENZIONE CORRETTIVA (ristabilimento della funzionalità dell’elemento) - Rilevazione del guasto - Localizzazione del guasto - Eliminazione del guasto - Prova funzionale

MANUTENIBILITA’ (MTTR) (Segue) IL RAGGIUNGIMENTO DI UNA ELEVATA MANUTENIBILITA’ RICHIEDE APPROPRIATE ATTIVITA’ CHE DEVONO INCOMINCIARE NELLE PRIME FASI DEL PROGETTO ED ESSERE COORDINATE NELLO SVILUPPO DEL CONCETTO DI MANUTENZIONE. LA MANUTENIBILITA’ DEVE ESSERE COSTRUITA NELL’ELEMENTO DURANTE LA FASE DI PROGETTO E DEVE TENERE CONTO: DELL’ENTITA’ DEI COSTI DI MANUTENZIONE E DELLA LORO VARIAZIONE IN FUNZIONE DELLE DIVERSE SCELTE DI PROGETTO 1 DELL’INFLUENZA DIRETTA CHE LA MANUTENIBILITA’ HA SULLA DISPONIBILITA’ 2 DELL’IMPATTO TECNICO-ORGANIZZATIVO LEGATO ALLE ESIGENZE DI COMPETENZA E DI FORMAZIONE DEL PERSONALE ADDETTO ALLA MANUTENZIONE 3 LA MANUTENIBILITA’ RAPPRESENTA UN PARAMETRO FONDAMENTALE NELL’OTTIMIZZAZIONE DEL COSTO SUL CICLO DI VITA DEI PRODOTTI (LCC, Life-Cycle-Cost).

CRITERI DI PROGETTAZIONE MANUTENIBILITA’ (MTTR) CRITERI DI PROGETTAZIONE ALTRI CRITERI PRINCIPALI DI MANUTENIBILITA’ DA APPLICARE IN PROGETTAZIONE COINVOLGONO I SEGUENTI ASPETTI: DIAGNIOSTICABILITA’ Caratteristica che esprime l’attitudine dell’impianto a rilevare il suo stato (FUNZIONAMENTO - DEGRADO - GUASTO) ACCESSIBILITA’’ Ubicazione e condizione di installazione dei componenti, ubicazione e dimensionamento degli accessi ERGONOMICITA’ Ottimizzazione dell’interfacciamento uomo/macchina MODULARITA’ Consente di ridurre i tempi di intervento, di impiegare personale di non elevata specializzazione e di ridurre le scorte da tenere a magazzino INTERCAMBIABILITA’ Capacità di un elemento (PARTE/COMPONENTE) di essere sostituito con uno uguale STANDARDIZZAZIONE Si ottiene prendendo come riferimento di progettazione norme o standards riconosciuti universalmente

L’INDISPONIBILITA’ Q(t) DISPONIBILITA’ (Availability) (Segue) QUALITATIVAMENTE E’ definita come L’ATTITUDINE DI UNA MACCHINA, sotto gli aspetti combinati di AFFIDABILITA’, MANUTENIBILITA’ e organizzazione della manutenzione, DI ESSERE IN GRADO DI SVOLGERE UNA FUNZIONE RICHIESTA in determinate condizione AD UN DATO ISTANTE O INTERVALLO DI TEMPO QUANTITATIVAMENTE E’ espressa dalla probabilità che l’elemento svolga la funzione richiesta sotto date condizione ad un dato istante di tempo. L’INDISPONIBILITA’ Q(t) Non è altro che il complemento a 1 della Disponibilità A(t) Q(t) = 1 - A(t)

DISPONIBILITA’ A (disponibilità) = Tf = Tf1n = Ti = MTBF MTBF + MTTR VOLENDO ESPRIMERE UN GRAFICO DI FUNZIONAMENTO DI UNA MACCHINA A Tf Tf1 Ti Ti1 Tf2 Tf3 Tfn Ti2 Ti3 Tin T DOVE: Tf = TEMPO DI FUNZIONAMENTO dal primo avviamento al guasto (MTTF Mean Time To Failure) Si usa anche nei componenti NON riparabili per definirne la vita utile Tf1n = TEMPO DI FUNZIONAMENTO o TEMPO MEDIO tra i guasti (MTBF Mean Time Between Failure) Ti = TEMPO DI INATTIVITA’ o TEMPO MEDIO di durata della riparazione (MTTR Mean Time To Repair) MTBF MTBF + MTTR A (disponibilità) = Per migliorare la DISPONIBILITA’ di una macchina/sistema si deve agire sia sull’AFFIDABILITA’ sia sui tempi di RIPARAZIONE

DEFINIZIONI FONDAMENTALI MTTF (Mean Time To Failure) è il valore atteso per il primo periodo operativo del componente. Indica il tempo medio di buon funzionamento del componente o sistema prima del guasto. Nel caso di frequenza di guasto costante, coincide con il tempo medio fra due guasti MTBF. MTBF (Mean Time Between Failure) è il tempo medio che intercorre tra un guasto ed il successivo. MRT (Mean Repair Time) è il valore atteso (media) del tempo di riparazione. Viene usato per indicare la somma dei tempi di localizzazione del guasto, correzione e prova funzionale nel caso di manutenzione correttiva di unità riparabili. MLD (Mean Logistic Delay) è il valore medio del ritardo logistico. Viene usato per indicare il tempo che intercorre tra il guasto e l’inizio della riparazione dovuto a ragioni logistiche a cui si sommano i tempi di attesa per gli imprevisti a valle dell’ispezione. MTTR (Mean Time To Repair) è il valore del tempo al ripristino. Indica la somma di MRT + MLD DISPONIBILITA’ INTRINSECA La disponibilità viene definita intrinseca quando si fa l’ipotesi di non avere ritardi logistici o errori umani durante la riparazione. In questo caso: MTTR = MRT (MLD = 0 sotto le ipotesi fatte) MDT (Mean Down Time) è il valore complessivo di fermo della macchina dopo un’avaria indipendentemente dall’MTTR (Attesa intervento, Diagnosi, Riparazione, Messa in marcia)

SISTEMA COMPOSTO COSTITUITO DA PIU’ COMPONENTI ELEMENTARI E TALE CHE IL GUASTO DI UNO O PIU’ ELEMENTI SI PUO’ RIFLETTERE SULLA PRESTAZIONE DELL’INTERO SISTEMA L’AFFIDABILITA’ di un sistema composto è funzione dell’affidabilità dei singoli componenti secondo determinate relazioni logiche Le fondamentali relazioni logiche che legano i componenti di un sistema composto sono: SERIE PARALLELO RISERVA (STAND-BY)

SISTEMI IN SERIE (Segue) A B C SONO QUEI SISTEMI PER I QUALI IL GUASTO DI UNO QUALSIASI DEGLI ELEMENTI COSTITUTIVI (BLOCCHI) DETERMINA IL GUASTO DELL’INTERO SISTEMA Se i guasti sono indipendenti gli uni dagli altri, la probabilità di funzionamento del sistema composto (cioè l’affidabilità del sistema) è data dal prodotto delle probabilità di funzionamento dei singoli componenti QUINDI poiché le probabilità sono numeri compresi tra 0 e 1 il prodotto di questi numeri fornirà un valore più piccolo dei singoli componenti Ciò significa che nel caso di sistemi in serie occorre partire da una elevata affidabilità dei componenti per avere una discreta affidabilità del sistema

MOLTO PIU’ BASSA DELL’AFFIDABILITA’ DEI BLOCCHI ELEMENTARI SISTEMI IN SERIE R = P(X1) . P(X2) … P(Xn) ESEMPIO UN SISTEMA COMPOSTO DA 5 BLOCCHI TUTTI UGUALI DAL PUNTO DI VISTA AFFIDABILISTICO, CON P=0,8 (Affidabilità a 40.000 ore) HA AFFIDABILITA’ R(40.000) = 0,8 . 0,8 . 0,8 . 0,8 . 0,8 MOLTO PIU’ BASSA DELL’AFFIDABILITA’ DEI BLOCCHI ELEMENTARI

R = P(X1) + P(X2) - [ P(X1) x P(X2) ] SISTEMI IN PARALLELO (Segue) B A SONO QUEI SISTEMI PER I QUALI IL GUASTO DI UN ELEMENTO NON DETERMINA NECESSARIAMENTE IL GUASTO DELL’INTERO SISTEMA SE I BLOCCHI SONO TRA LORO INDIPENDENTI, NEL CASO DI DUE COMPONENTI IN PARALLELO, SI HA R = P(X1) + P(X2) - [ P(X1) x P(X2) ] Questo perché P(X1) significa la probabilità di funzionamento di X1 (da solo o con X2) P(X2) significa probabilità di buon funzionamento di X2 (da solo o con X1) Le due probabilità si sommano, ma occorre poi togliere la parte “comune” data dalla probabilità di buona funzionamento di entrambi i componenti elementari. NEL CASO DI TRE COMPONENTI IN PARALLELO LE COSE DI COMPLICANO R = P(X1) + P(X2) + P(X3) - [ P(X1) x P(X2) + P(X1) x P(X3) + P(X2) x x P(X3)] + P(X1) x P(X2) x P(X3) aumentando il numero di blocchi che compongono il sistema in parallelo le formule di calcolo diventano più complesse

SISTEMI IN PARALLELO E’ PIU’ COMODO CALCOLARE LA PROBABILITA’ CONTRARIA CIOE’ LA PROBABILITA’ CHE IL SISTEMA NON SIA FUNZIONANTE (di più facile elaborazione) E POI CONSIDERARNE IL COMPLEMENTO A 1 Se il sistema è composto da n blocchi indipendenti in parallelo, dovremo calcolare dapprima la probabilità che il sistema non funzioni, data dal prodotto delle probabilità che non funzioni il primo blocco, il secondo, … l’ennesimo e indicando con P(X1) la probabilità di non funzionamento del blocco X1 si ha: 1 - R = P(X1) x P(X2) x … P(Xn) da cui si ottiene la probabilità che il sistema funzioni R = 1 - P(X1) x P(X2) x … P(Xn)

COSTITUISCONO UN CASO SIMILE DI SISTEMA IN PARALLELO SISTEMI IN RISERVA (Stand-by) B A COSTITUISCONO UN CASO SIMILE DI SISTEMA IN PARALLELO Rispetto ai sistemi in parallelo sono meno costosi e deteriorabili perché i singoli blocchi non sono tutti contemporaneamente in esercizio, ma sono in riserva uno dall’altro e, in caso di guasto del precedente entrano in esercizio progressivamente

COSTO TOTALE DEL CICLO DI VITA DEL SISTEMA (Segue) (Life Cycle Cost - LCC) TUTTI I CONCETTI ESPOSTI SONO INTERDIPENDENTI LA LORO RELAZIONE SI EVIDENZIA NELLA VALUTAZIONE DEL COSTO TOTALE DEL CICLO DI VITA (Life Cycle Cost - LCC) Come CICLO DI VITA si intende tutto il periodo che intercorre dal momento in cui si concepisce una unità/sistema al momento che lo si dismette

COSTO TOTALE DEL CICLO DI VITA DEL SISTEMA (Life Cycle Cost - LCC) Una elevata affidabilità comporta un costo iniziale superiore (per la progettazione, produzione, installazione, ecc.) ma ad una ELEVATA AFFIDABILITA’ sono associati MINORI COSTI DI MANUTENZIONE Il costo complessivo nell’arco di vita del sistema va valutato conteggiando tutte le componenti di costo, non solo il costo iniziale Il parametro tecnico “costo del ciclo di vita” può essere usato per: VALUTAZIONE COMPARATIVA DI DIFFERENTI ALTERNATIVE CONTROLLO DEL PROGETTO DURANTE L’ESERCIZIO IL MANTENIMENTO DEL VALORE NEL TEMPO DI IMPIANTI/MACCHINARI

RIPARTIZIONE DEI COSTI (Segue) LA RIPARTIZIONE DEI COSTI RIGUARDANTI UN SISTEMA/MACCHINARIO VIENE RAGGRUPPATO FONDAMENTALMENTE IN TRE CATEGORIE: COSTO GESTIONE RICAMBI A MAGAZZINO COSTO DI MANUTENZIONE COSTO ATTREZZATURA DI SUPPORTO E TEST COSTO INTEGRAZIONE E VERIFICHE DI SISTEMA COSTO DELLA DOCUMENTAZIONE TECNICA COSTO IMPIANTI FISSI COSTO DI ESERCIZIO DEL SISTEMA … E VARIANO:  DA UN SISTEMA/MACCHINARIO ALL’ALTRO CHE HANNO LO STESSO COMPITO  DA UN COSTRUTTORE ALL’ALTRO In tutti i casi, i costi di uso e manutenzione rimangono quelli più elevati (fino a circa il 75% dei costi totali attesi nell’arco di vita utile di un sistema)

RIPARTIZIONE DEI COSTI (Segue) Una rappresentazione più immaginifica delle voci che concorrono ai costi totali sul ciclo di vita è quella illustrata nell’ICEBERG DEI COSTI VISIBILITA’ COSTO TOTALE COSTO DI ACQUISTO COSTO DI ESERCIZIO DEL SISTEMA COSTO GESTIONE RICAMBI A MAGAZZINO COSTO RISORSE PER GESTIONE DATI COSTO DI MANUTENZIONE COSTO ATTREZZATURA DI SUPPORTO E TEST COSTI DI GESTIONE ED ESERCIZIO COSTO INTEGRAZIONE E VERIFICHE DI SISTEMA COSTO DI ADDESTRAMENTO COSTO DELLA DOCUMENTAZIONE TECNICA COSTO SMANTELLAMENTO RICICLO COSTO IMPIANTI FISSI

RIPARTIZIONE DEI COSTI Caratteristiche intrinseche di un sistema che influenzano l’LCC sono AFFIDABILITA’ e MANUTENIBILITA’ 100 MTBF MTTR Costi d’acquisto Costi di esercizio COSTI IN FUNZIONE DI E Valori di MTBF più elevati e di MTTR più bassi consentono di contenere i costi di esercizio ma in genere fanno lievitare il costo di acquisto Dai grafici si vede che più che tendere ad un basso costo di acquisto, un progetto deve mirare a contenere ed ottimizzare il LCC

ANDAMENTO DEL COSTO TOTALE DEL CICLO DI VITA Costi crescenti Costi totali sul ciclo di vita Costo minimo Costi di acquisto Costo Costo all’impiego Costi di manutenzione e di supporto logistico al prodotto, costi di garanzia, costi consequenziali Costi di esercizio Affidabilità crescente MTBF

M1_UD1_1 – POLITICHE E PIANI DI MANUTENZIONE - ASPETTI GENERALI - SINTESI AFFIDABILITA’ è la capacità di un sistema (Impianto, Macchina, Componente) a rimanere funzionante, e si misura con la PROBABILITA’ che ha il sistema di adempiere alla funzione che gli e’ richiesta nelle condizioni di Temperatura, Pressione, Vibrazioni, ecc. previste per un periodo di tempo stabilito (Ciclo di vita). MTBF (MEAN TIME BETWEEN FAILURES) e’ il tempo che intercorre tra un guasto accidentale e quello successivo; e’ un indice di AFFIDABILITA’. MTTR (MEAN TIME TO REPAIR) e’ la durata media di riparazione (dalla rilevazione del guasto alla sua eliminazione); e’ un indice di MANUTENIBILITA’ DISPONIBILITA’ e’ l’attitudine di un sistema (Impianto, Macchina, Componente), sotto gli aspetti combinati di AFFIDABILITA’, MANUTENIBILITA’ e ORGANIZZAZIONE DELLA MANUTENZIONE, di essere in grado di svolgere la funzione richiesta in determinate condizione ad un dato istante e si misura con la PROBABILITA’ che l’elemento svolga la funzione richiesta sotto quelle condizioni ad un dato istante di tempo. Per migliorare la DISPONIBILITA’ di un sistema si deve agire sia sull’AFFIDABILITA’ (MTBF) che sui tempi di RIPARAZIONE (MTTR). Una elevata affidabilità comporta un costo iniziale superiore (per la progettazione, produzione, installazione, ecc.) ma ad una ELEVATA AFFIDABILITA’ sono associati MINORI COSTI DI MANUTENZIONE. Un progetto deve mirare a contenere ed ottimizzare il costo dell’intero ciclo di vita del sistema (acquisto, uso, manutenzione e demolizione) più che tendere ad un basso costo di acquisto.